CN112476228A - 操作化学机械平坦化用具的方法 - Google Patents

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Abstract

本公开的一些实施例提供一种操作化学机械平坦化用具的方法。方法包括使用一粘着剂，将一研磨垫附接至一化学机械平坦化用具的一平台的一第一表面，从平台移除研磨垫，其中在移除研磨垫之后，粘着剂的多个残余部分残留在平台的第一表面上，使用一荧光材料来识别平台的第一表面上的粘着剂的残余部分的多个位置，并且从平台的第一表面移除粘着剂的残余部分。

Description

操作化学机械平坦化用具的方法
技术领域
本公开的一些实施例涉及化学机械研磨/化学机械平坦化。
背景技术
半导体装置一般地包括形成在基板上的主动组件，例如：晶体管。可 在基板上方形成任何数量的内连线层来互相连接主动组件或将主动组件连 接至外部装置。内连线层典型地由包括有金属沟槽/导孔的低介电常数 (low-k)的介电材料制成。
当装置的层形成后，可执行平坦化工艺，以将层平坦化，利于形成后 续的层。例如，在基板中或在金属层中形成金属特征可能导致不平坦的形 貌。这样的不平坦的形貌可能在形成后续的层中造成困难。例如，不平坦 的形貌可能干扰光微影工艺，且光微影工艺通常用于形成装置中的各种特 征。因此，在形成各种特征或层之后，将装置的表面平坦化是有利的。
化学机械研磨(Chemical Mechanical Polishing,CMP)是形成集成电路 的通常手段。化学机械研磨典型地用于半导体晶圆的平坦化。化学机械研 磨利用了研磨晶圆的物理力以及化学力叠加的效果。当晶圆停留在研磨垫 时，通过施加负载力至晶圆的背面来执行化学机械研磨。研磨垫是放置成 抵靠晶圆。随后，研磨垫以及晶圆二者被旋转，且含有磨料以及反应性化 学物二者的浆料通过研磨垫与晶圆之间。化学机械研磨是实现将晶圆的整 体平坦化的有效方式。
发明内容
根据本公开的一些实施例，提供一种操作化学机械平坦化用具的方法。 方法包括使用一粘着剂，将一研磨垫附接至一化学机械平坦化用具的一平 台的一第一表面，从平台移除研磨垫，其中在移除研磨垫之后，粘着剂的 多个残余部分残留在平台的第一表面上，使用一荧光材料来识别平台的第 一表面上的粘着剂的残余部分的多个位置，并且从平台的第一表面移除粘 着剂的残余部分。
根据本公开的一些实施例，提供一种操作化学机械平坦化用具的方法。 方法包括使用一粘着剂，将一研磨垫附接至一化学机械平坦化用具的一平 台的一第一表面，且包括有一荧光材料的一涂料覆盖在平台的第一表面， 从平台移去研磨垫，其中移去研磨垫的操作在涂料上遗留粘着剂的一残余 部分，在移去研磨垫之后，在涂料上投射一第一光线，第一光线激发荧光 材料，以放射一第二光线，并识别涂料在粘着剂的残余部分处上方的一第一区域，且第一区域具有不同于涂料的邻近区域的一第二光线强度的一第 一光线强度。
根据本公开的一些实施例，提供一种操作化学机械平坦化用具的方法。 方法包括使用包括有一荧光材料的一粘着剂，将一研磨垫附接至一化学机 械平坦化用具的一平台的一第一表面，从平台移除研磨垫，其中在移除研 磨垫之后，粘着剂的多个残余部分遗留在平台的第一表面上，在移除研磨 垫之后，在平台的第一表面上投射一第一光线，第一光线激发荧光材料， 以放射一第二光线，检测平台的第一表面上的一个或多个位置处的第二光 线，并从平台的第一表面上的一个或多个位置处移除粘着剂的残余部分。
附图说明
当阅读说明书附图时，从以下的详细描述能最佳理解本公开的各方面。 应注意的是，根据本产业中的标准惯例，各种特征并不一定按照比例绘制。 事实上，可能任意地放大或缩小各种特征的尺寸，以做清楚的说明。
图1示出根据本公开的一些实施例的一化学机械平坦化设备的立体图。
图2A示出根据本公开的一些实施例的图1的化学机械平坦化设备的顶 视图。
图2B示出根据本公开的一些实施例的一研磨头的剖面图。
图3示出附接至一平台的一研磨垫的剖面图，其中残余粘着剂介于平 台与研磨垫之间。
图4示出根据本公开的一些实施例的识别一化学机械平坦化用具的一 平台上的残余粘着剂的位置的一方法。
图5示出根据本公开的一些其他实施例的识别一化学机械平坦化用具 的一平台上的残余粘着剂的位置的一方法。
图6示出根据本公开的一些实施例的操作化学机械平坦化用具的一方 法的流程图。
附图标记说明：
100：化学机械平坦化用具
105：平台
105U：平台的上表面
106,109：残余粘着剂
107：涂料
107U：涂料的上表面
115：研磨垫
115B：不平坦的区域
120：研磨头
125：载具
127：扣环
130：垫调节臂
135：垫调节头
137：垫调节器
140：浆料分配器
150：浆料
200,220,230：位点
201：光源
203：光线
215,225,235,237：双箭头
300：晶圆
301：图像装置
302：底部层
303：处理单元
304：上覆层
305：清洁喷嘴
307：机械驱动单元
310：膜
1000：方法
1010,1020,1030,1040：步骤
具体实施方式
以下的公开内容提供许多不同的实施例或范例以实施本公开的不同特 征。以下叙述各个构件以及排列方式的特定范例，以简化本公开。当然， 范例仅供说明用且意欲不限于此。例如，若说明书叙述了第一特征形成于 第二特征之上，即表示可包括上述第一特征与上述第二特征是直接接触的 实施例，亦可包括有附加特征形成于上述第一特征与上述第二特征之间， 而使上述第一特征与第二特征可未直接接触的实施例。除此之外，在各种 范例中，本公开可能使用重复的参考符号及/或字母。这样的重复是为了简 化以及清楚的目的，并不表示所讨论的各种实施例及/或配置之间的关联。
除此之外，所使用的空间相关用词，例如：“在……下方”、“下方”、“较 低的”、“上方”、“较高的”等等的用词，是为了便于描述附图中一个元件 或特征与另一个(些)元件或特征之间的关系。除了在附图中示出的方位 外，这些空间相关用词意欲包括使用中或操作中的装置的不同方位。装置 可被转向不同方位(旋转90度或其他方位)，则在此使用的空间相关词亦 可依此相同解释。
描述了各种代表性实施例，其涉及如何操作化学机械平坦化用具，特 别涉及在更换研磨垫的期间识别以及移除遗留在平台上的残余粘着剂。在 一些实施例中，通过包括有荧光材料的粘着剂，将化学机械平坦化用具的 研磨垫附接至化学机械平坦化用具的平台的上表面。在更换研磨垫的过程 的期间，从平台移除磨损的研磨垫，且粘着剂的残余部分可能残留在平台 的上表面上。在平台的上表面上投射第一光线(例如：紫外光)，且第一光线活化粘着剂的残余部分中的荧光材料，以放射第二光线(例如：可见光)。 因此，可容易地看到或检测到粘着剂的残余部分的位置，并执行定点清洁 (spot-cleaning)工艺，以移除粘着剂的残余部分。在一些其他实施例中， 荧光材料涂布在平台的上表面。研磨垫粘着至平台的上表面处的涂料。在 更换研磨垫的过程的期间，在移除磨损的研磨垫之后，粘着剂的残余部分 可能残留在平台的上表面。接下来，在涂料上投射第一光线(例如：紫外 光)，且涂料中的荧光材料被活化，以放射第二光线(例如：可见光)。具 有粘着剂的残余部分的涂料的区域展现不同于不具有粘着剂的残余部分的 涂料的其他区域的光线图样(例如，变暗的第二光线或没有第二光线)。因 此，可容易地识别粘着剂的残余部分的位置，且可通过定点清洁工艺移除 粘着剂的残余部分。
化学机械平坦化(Chemical mechanical planarization,CMP)是在半导体 装置的制造中将生成的特征平坦化的方法。化学机械平坦化使用在反应性 化学浆料中的磨料材料，并与研磨垫结合使用。研磨垫的直径典型地大于 半导体晶圆的直径。在化学机械平坦化工艺的期间，垫与晶圆被按压在一 起。化学机械平坦化工艺移除材料，并倾向使不规则的形貌变得平均，使 得晶圆变得平缓或变得实质上平坦。这为形成额外的位于上方的电路元件 作了准备。例如，化学机械平坦化可使得整个晶圆表面落入微影系统的给 定的景深(depth of field)的范围内。典型的景深规格是在诸如埃的数量级。 在一些实施例中，亦可采用化学机械平坦化来基于晶圆上的材料位置选择 性地移除材料。
在化学机械平坦化工艺中，在载具头(亦被称为载具)中放置晶圆， 其中通过扣环(retaining ring)将晶圆保持在固定位置。随后，当对晶圆施 加向下的压力以将晶圆按压抵靠在研磨垫时，载具头以及晶圆被旋转。在 研磨垫的接触表面上分配反应性化学溶液以辅助平坦化。因此，以机械机 制以及化学机制二者的组合将晶圆的表面平坦化。
图1示出根据本公开的一些实施例的一化学机械平坦化设备100的立 体图。化学机械平坦化设备100包括一平台105以及在平台105上方的一 研磨垫115(例如，研磨垫115粘着至平台105)。在一些实施例中，研磨 垫115包括单一材料层或复合材料层，例如，毛毡(felts)、内含聚合物的 毛毡(polymer impregnated felts)、微孔聚合物薄膜、微孔合成皮、填充聚 合物的薄膜、未填充的具有纹理的聚合物薄膜、前述材料的组合等。代表 性的聚合物包括聚氨酯、聚烯烃等。
如图1所示，在研磨垫115上方放置一研磨头120。研磨头120包括一 载具125以及一扣环127。使用机械紧固件(例如：螺丝等)或其他合适的 附接工具来将扣环127安装至载具125。在代表性的化学机械平坦化工艺的 期间，在载具125之内放置一工件(例如，一半导体晶圆，在图1中未示 出，但在图2B中示出，且在关于图2B中的讨论中描述)，且工件由扣环127保持。在一些实施例中，扣环127具有实质上环形的形状以及实质上中 空的中心。将工件放置在扣环127的中央，使得扣环127在化学机械平坦 化工艺的期间将工件保持在固定位置。定位工件，使得待研磨的表面面朝 研磨垫115的方向(例如，向下)。载具125被配置以施加向下的力或压力， 以迫使工件接触研磨垫115。研磨头120被配置以在化学机械平坦化工艺的 期间在研磨垫115上方旋转工件，而因此给予机械磨除作用，以对工件的 一接触表面的平坦化或研磨产生影响。
在一些实施例中，化学机械平坦化设备100包括被配置以在研磨垫115 上置放一浆料150的一浆料分配器140。平台105被配置以旋转，并通过扣 环127中的多个沟槽将浆料150分布在工件与平台105之间。多个沟槽可 从扣环127的一外侧侧壁朝向扣环127的一内侧侧壁延伸。
浆料150的组成可视待研磨或待移除的材料的类型而定。例如，浆料 150可包括一反应物、一磨料、一界面活性剂以及一溶剂。反应物可为一化 学物，例如，一氧化剂或一水解剂，其与工件的材料产生化学反应，以帮 助研磨垫115磨除或移除材料。在一些待移除的材料包括诸如为钨(tungsten) 的实施例中，反应物可为过氧化氢、Cr2O7、MnO4、OsO4，尽管亦可替代 地、共同地、依序地采用配置以辅助移除材料的其他合适的反应物，例如， 羟胺(hydroxylamine)、过碘酸(periodic acid)、其他过碘酸盐(periodates)、 碘酸盐(iodates)、过硫酸铵(ammonium persulfate)、过氧单硫酸盐 (peroxomonosulfates)、过氧单硫酸(peromonosulfuric acid)、过硼酸盐 (perborates)、丙二酰胺(malonamide)、前述反应物的组合等。在其他实 施例中，可使用其他反应物来移除其他类型的材料。例如，在一些待移除 的材料包括诸如为氧化物的实施例中，反应物可包括硝酸(HNO3)、氢氧 化钾(KOH)、氢氧化铵(NH4OH)、前述反应物的组合等。
磨料可包括任何合适的颗粒，与研磨垫115的相对机械运动共同被配 置以研磨工件或将工件平坦化。在一些实施例中，磨料包括胶体氧化铝。 在一些实施例中，磨料包括氧化硅、氧化铝、氧化铈、多晶钻石、聚合物 粒子(例如：聚甲基丙烯酸盐等)、前述化学物的组合等。
在化学机械平坦化工艺的期间，可利用界面活性剂来帮助分散浆料150 之内的一种或多种反应物以及一种或多种磨料，且避免(或降低发生)磨 料的凝聚(agglomeration)。在一些实施例中，界面活性剂可包括聚乙二醇 (PEG)、聚丙烯酸、聚丙烯酸的钠盐、油酸钾(potassium oleate)、磺琥珀 酸钠二辛酯(sulfosuccinates)、磺琥珀酸钠二辛酯的衍生物、磺酸化胺 (sulfonated amines)、磺酸化酰胺、醇的硫酸盐、烷基芳基磺酸盐(alkylanyl sulfonates)、羧化醇、烷胺基丙酸(alkylamino propionic acids)、烷亚胺基 二丙酸(alkyliminodipropionic acids)及前述化学物的组合等。然而，这样 的代表性的实施例不意欲限于所列举的表面活性剂。本领域技术人员将理 解的是，可替代地、共同地、依序地采用任何合适的表面活性剂。
在一些实施例中，浆料150包括可被利用以结合一种或多种反应物、 一种或多种磨料以及一种或多种界面活性剂并允许将混合物移动以及分散 至研磨垫115上的一溶剂。在一些实施例中，溶剂包括，例如，去离子水 (deionized water,DIW)、醇类、或去离子水以及醇类的共沸混合物，然而， 可替代地、共同地、依序地采用其他合适的一种或多种溶剂。
额外地，如有需要，可添加其他添加物，以帮助控制或有益于化学机 械平坦化工艺。例如，可添加一防蚀剂(corrosion inhibitor)，以帮助控制 腐蚀。在一些特定实施例中，防蚀剂可为一胺基酸，例如，甘胺酸(glycine)。 然而，可利用任何合适的防蚀剂。
在其他实施例中，可将一种或多种螯合剂添加至浆料150中。螯合剂 可为一剂，例如，乙二胺四乙酸(ethylenediaminetetraacetic acid,EDTA)、 C6H8O7、C2H2O4及前述化学物的组合等。然而，可利用任何合适的螯合剂。
在另一些其他实施例中，浆料150包括一种或多种酸碱值(pH)调整 剂，以控制浆料150的酸碱值。例如，可将一酸碱值调整剂添加至浆料150， 例如，HCl、HNO3、H3PO4、C2H2(COOH)2、KOH、NH4OH，以向上或 向下调整浆料150的酸碱值。
额外地，可添加其他添加物，以帮助控制以及管理化学机械平坦化工 艺。例如，亦可添加下压力增加剂(例如，一有机化合物)、研磨速率抑制 剂等。可利用对研磨工艺有用的任何合适的添加剂，且所有这样的添加剂 意欲完全地被包括在本公开的实施例的范围内。
在一些实施例中，化学机械平坦化设备100包括附接至一垫调节头135 的一垫调节器(pad conditioner)137。垫调节头135被配置以在研磨垫115 上方旋转垫调节器137。使用机械紧固件(例如：螺丝等)或其他合适的附 接装置来将垫调节器137安装至垫调节头135。将一垫调节臂130附接至垫 调节头135，且垫调节臂130被配置以横越研磨垫115的区域以扫拂运动的 方式移动垫调节头135以及垫调节器137。在一些实施例中，使用机械紧固件(例如：螺丝等)或其他合适的附接装置来将垫调节头135安装至垫调 节臂130。垫调节器137包括一基板，且基板连结至磨料粒子的阵列。在化 学机械平坦化工艺的期间，垫调节器137从研磨垫115移除累积在晶圆上 的残渣(built-up wafer debris)以及多余的浆料150。在一些实施例中，垫 调节器137亦作为更新或产生需要的质地(例如，诸如为沟槽等)的抵靠 可被研磨的工件的研磨垫115的磨料。
如图1所示出的，化学机械平坦化设备100具有单一研磨头(例如： 研磨头120)以及单一研磨垫(例如：研磨垫115)。然而，在其他实施例 中，化学机械平坦化设备100可具有多个研磨头或多个研磨垫。在一些化 学机械平坦化设备100具有多个研磨头以及单一研磨垫的实施例中，可同 时研磨多个工件(例如：多个半导体晶圆)。在一些化学机械平坦化设备100 具有单一研磨头以及多个研磨垫的实施例中，化学机械平坦化工艺可包括 一多步骤工艺。在这样的实施例中，可使用一第一研磨垫来从晶圆移除块 材(bulk material)，可使用一第二研磨垫来将整体晶圆平坦化，并可使用一 第三研磨垫，例如，以抛光(buff)晶圆的表面。在一些实施例中，可在化 学机械平坦化工艺的不同阶段使用不同的浆料组成。在另一些其他实施例 中，可在整个化学机械平坦化阶段使用相同的浆料组成。
图2A示出根据本公开的一些实施例的图1的化学机械平坦化设备100 的顶视图(或平面图)。平台105(在图2A中位于研磨垫115下方)被配 置以一顺时针方向或一逆时针方向旋转，由一双箭头215指出平台105的 旋转方向，且双箭头215围绕延伸通过一设置在中心的位点200(其为平台105的中心点)的轴。研磨头120被配置以一顺时针方向或一逆时针方向旋 转，由一双箭头225指出研磨头120的旋转方向，且双箭头225围绕延伸 通过一位点220(其为研磨头120的中心点)的轴。通过位点200的轴平行 于通过位点220的轴。在所描述的实施例中，通过位点200的轴与通过位 点220的轴相隔一距离。垫调节头135被配置以一顺时针方向或一逆时针 方向旋转，由一双箭头235指出垫调节头135的旋转方向，且双箭头235 围绕延伸通过一位点230(其为垫调节头135的中心点)的轴。通过位点 200的轴平行于通过位点230的轴。垫调节臂130被配置以在旋转平台105 的期间在一有效圆弧中移动垫调节头135，由一双箭头237指出垫调节臂 130的移动方向。
图2B示出根据本公开的一些实施例的研磨头120的剖面图。载具125 包括在化学机械平坦化工艺的期间被配置以接合一晶圆300的一膜310。在 一些实施例中，化学机械平坦化设备100包括耦接至研磨头120的一真空 系统，且膜310被配置以使用诸如为真空抽吸的方式拾取晶圆300并将晶 圆300保持在膜310上。
在一些实施例中，晶圆300包括有，例如，一半导体基板(例如：包 括硅、Ⅲ-Ⅴ半导体材料等)、形成在半导体基板中或半导体基板上的主动 装置(例如：晶体管等)以及各种内连线结构的一半导体晶圆。代表性的 内连线结构可包括导电特征，其电性连接主动装置，以形成功能性电路。 在各种实施例中，可在制造的任何阶段对晶圆300应用化学机械平坦化工 艺，以将特征平坦化，或移除晶圆300的材料(例如：介电材料、半导体 材料、导电材料等)。晶圆300可包括有任何上述特征以及其他特征的子集 合。
在图2B的范例中，晶圆300包括一个或多个底部层302以及一个或多 个上覆层304。在化学机械平坦化的期间，底部层302经历研磨/平坦化。 在一些底部层302包括钨的实施例中，底部层302可被研磨以形成诸如为 接触晶圆300的各种主动装置的接触插塞。在一些底部层302包括铜的实 施例中，底部层302可被研磨以形成诸如为晶圆300的各种内连线结构。 在一些底部层302包括介电材料的实施例中，底部层302可被研磨以形成 诸如为晶圆300上的浅沟槽隔离(shallow trench isolation,STI)结构。
在一些实施例中，沉积底部层302的期间遭遇到的变异导致底部层302 可能具有不均匀的厚度(例如，在底部层302的暴露表面展现出局部或全 体的形貌变异)。例如，在一些待平坦化的底部层302包括钨的实施例中， 可通过使用化学气相沉积(chemical vapordeposition,CVD)工艺将钨沉积 至一介电层中的一开口来形成底部层302。由于化学气相沉积工艺的变异或 其他位于下方的结构，底部层302可能具有不均匀的厚度。
在一些实施例中，可使用椭圆仪(ellipsometry)、干涉仪(interferometry)、 反射仪(reflectometry)、皮秒超音波仪(picosecond ultrasonics)、原子力显 微镜(atomicforce microscopy,AFM)、扫描式穿隧显微镜(scanning tunneling microscopy,STM)、扫描式电子显微镜(scanning electron microscopy,SEM)、 穿透式电子显微镜(transmission electron microscopy,TEM)等来测量底部 层302的厚度轮廓。在一些实施例中，厚度测量设备(未图示)可在化学 机械平坦化设备100外部，且可在将晶圆300装载至化学机械平坦化设备 100之前测量或判定底部层302的厚度轮廓。在其他实施例中，厚度测量设 备可为化学机械平坦化设备100的一部分，且可在将晶圆300装载至化学 机械平坦化设备100之后测量或判定底部层302的厚度轮廓。
在测量底部层302的厚度轮廓之后，可通过化学机械平坦化设备100 将底部层302平坦化。在一些特定实施例中，可降低研磨头120，使得晶圆 300的底部层302实体地接触研磨垫115。额外地，亦将浆料150放入至研 磨垫115上，使得浆料150将接触底部层302的暴露表面。因此，以机械 力以及化学力二者的组合将晶圆300的表面(例如，底部层302)平坦化。
如前所述，通过一粘着层将研磨垫115粘着至平台105的上表面，在 广泛地使用研磨垫115之后，研磨垫115可能最终磨损并可能需要更换。 为了更换研磨垫115，从平台105移除磨损的研磨垫115，例如，从平台105 机械地剥除磨损的研磨垫115。之后，将新的研磨垫115粘着至平台105的 上表面。
移除磨损的研磨垫115后，旧的粘着层的部分(在移除磨损的研磨垫 115之前，介于磨损的研磨垫115与平台105之间的部分)可能遗留在平台 105的上表面。为了方便讨论，粘着层的残余部分在以下内容可被称为“残 余粘着剂”。若没有在附接新的研磨垫之前从平台105的上表面移除残余粘 着剂的话，残余粘着剂可能挤压新的研磨垫的部分(例如，残余粘着剂正 上方的部分)，并因此降低新的研磨垫的均匀度(例如：平坦度)，且其反 过来导致通过新的研磨垫研磨的工件的平坦度降低。图3以及图3的讨论 描述了关于残余粘着剂的问题。
图3示出附接至平台105的一新的研磨垫115的剖面图，其中一残余 粘着剂106位于平台105的上表面上。在一些实施例中，研磨垫115包括 诸如为聚氨酯(polyurethane)的材料，并因此在被附接至平台105(其中 残余粘着剂106位于研磨垫115与平台105之间)的期间可能轻微地变形。 如图3所示出的，研磨垫115的上表面可能由于位于下方的残余粘着剂106 而具有多个不平坦的区域115B(例如：凸块)。不平坦的区域115B可能降 低研磨垫115的平坦度，且可能对晶圆300的研磨结果(例如：平坦度) 带来负面影响。应注意的是，为了清楚地示出残余粘着剂106，图3在研磨 垫115与平台105之间示出一间隙。本技术领域中技术人员应理解的是， 间隙以夸张的方式示出，且在研磨垫115与平台105之间可能不具有间隙。
在先前的工艺程序中，在移除磨损的研磨垫之后，一操作者可通过视 觉监测平台105的上表面，以识别残余粘着剂的位置，且可手动地移除在 识别出的位置处的残余粘着剂。然而，因为通过肉眼可能难以识别残余粘 着剂，残余粘着剂的一些部分可能仍然遗留在平台105的上表面，并因此 导致化学机械平坦化用具的性能劣化。本公开的各种实施例允许容易地识 别平台上的残余粘着剂的位置，并因此允许完整地移除残余粘着剂。
图4示出根据本公开的一些实施例来识别图1的化学机械平坦化用具 100的平台105上的残余粘着剂的一方法。应注意的是，为了清楚地说明， 图4并未示出化学机械平坦化用具100的所有特征。图4示出在移除研磨 垫115(例如：磨损的研磨垫)之后的化学机械平坦化用具100的平台105。 图4亦示出平台105的一上表面105U上的残余粘着剂106。
在图4的实施例中，粘着剂包括一荧光材料，当通过诸如为另一光线 (例如：紫外光、红外光)的一能量源激发时，荧光材料放射一光线(例 如：可见光)。在一些实施例中，粘着剂是粘合材料以及荧光材料的混合物。 如以下内容将描述的，粘合材料是作用以将研磨垫115粘着至平台105，而 荧光材料帮助识别残余粘着剂的位置。粘合材料可为任何合适的粘合剂， 例如，一橡胶粘合剂、一丙烯酸粘合剂、一硅树脂粘合剂或一聚氨酯粘合 剂等或前述化学物的组合。荧光材料可为任何合适的荧光材料，例如，一 羧酸盐(carboxylate)材料、一稀土(rare earth)材料、一ns2离子材料、 一迁移离子(migratory ion)材料、一复合离子(complex ion)材料、一Ⅱ -Ⅶ化合物(例如：SrCl2、BaCl2)、一Ⅱ-Ⅵ化合物(例如：CdSe、ZnS、PbS、 InP)、一Ⅲ-Ⅴ化合物(例如：GaP、GaAs)等或前述化学物的组合。
在一些实施例中，粘着剂中的荧光材料的百分比(例如：体积百分比) 是介于约5％至约10％之间。若荧光材料的百分比是在约5％以下，通过荧 光材料放射的光量可能不够强，而无法轻易地识别出残余粘着剂的位置。 另一方面，若荧光材料的百分比是在约10％以上，粘着剂的粘合性可能受 到不利的影响，而无法将研磨垫115稳固地粘着至平台105上。
如图4所示，为了识别残余粘着剂106的位置，将通过一光源201所 产生的一光线203投射(例如：照射)在平台105的上表面105U上。光源 201可为任何合适的光源，其可生成光线203，以活化荧光材料，进而放射 一光线。例如，光源201可为一氙灯、一卤素灯、一氖灯、一发光二极管 (light-emitting diode,LED)灯、一白炽(incandescent)灯等。根据荧光材 料的材料来选择光线203的波长，使得光线203能够活化放射出光线的荧 光材料(例如：在残余粘着剂106中的荧光材料)。光线203的范例波长包 括紫外光波长(例如：10纳米至400纳米)、可见光波长(例如：400纳米 至700纳米)、近红外光波长(例如：700纳米至2000纳米)、中红外光波 长(例如：300纳米至5000纳米)、远红外光波长(例如：8000纳米至14000纳米)等。
在示例性的实施例中，当光线203照射在平台105的上表面105U上时， 在残余粘着剂106中的荧光材料放射出可见光。在一些实施例中，从荧光 材料放射出的光线的波长不同于光线203的波长。例如，当钇铝石榴石 (yttrium aluminum garnet,YAG)(稀土类型的荧光材料)由蓝光(例如， 具有介于约445纳米至约475纳米的波长)活化时，钇铝石榴石会放射出 黄光(例如，具有约600纳米的波长)。作为另一些范例，当诸如为钨酸钠、 硼酸钠、柠檬酸钠或磷酸钠的羧酸盐荧光材料由紫外光(例如，具有约253.7 纳米的波长)活化时，羧酸盐荧光材料会放射出各种氖光颜色。
平台105的上表面105U不具有残余粘着剂106的区域并不会从荧光材 料放射出光线，并因此可容易地识别出(例如，操作者以肉眼观察)残余 粘着剂106。一旦识别出残余粘着剂106的位置，可执行一定点清洁工艺以 移除残余粘着剂106。在一些实施例中，粘着剂是一极性聚合物材料，且使 用一极性清洁流体(例如，包括有一极性材料的一清洁流体)以移除残余 粘着剂106。在一些实施例中，定点清洁工艺是将清洁流体分配在残余粘着 剂106的经识别的位置，以迅速地移除残余粘着剂106。通过使用定点清洁 工艺，因为不需要将清洁流体分配在平台105的上表面的整体，故降低了 与清洁流体有关的成本。除此之外，可在比清洁平台105的上表面的整体 短的时间内完成定点清洁。并因此降低了化学机械平坦化用具的停机时间。
图4亦示出一自动化残余粘着剂移除系统300，其包括一图像装置301、 一处理单元303、一清洁喷嘴305以及一机械驱动单元307。为了简化，并 未示出自动化残余粘着剂移除系统300的所有组件。例如，并未示出连接 至清洁喷嘴305的清洁流体供应槽以及阀。
在一些实施例中，当光线203投射在上表面105U上时，图像装置301 获取平台105的上表面105U的一图像，其中图像示出上表面105U的光线 图样。例如，通过使用对荧光材料放射出的光线的波长具有选择性的一滤 光器及/或一图像感测器，图像装置301可获取光线图样，光线图样示出的 是，残余粘着剂106的位置呈现亮区(例如，具有较高的光线强度或较亮 的亮度)，且其他位置(不具有残余粘着剂106)呈现暗区(例如，具有较 低的光线强度或较暗的亮度)。应注意的是，在此的用语“选择性”的含意 为滤光器为一带通(bandpass)滤波器，其允许具有预定光谱带(spectrum band)的光线组件通过，或者，图像感测器经设计以获取在预定光谱带内 的光线组件。
处理单元303处理来自被图像装置301获取的图像并识别残余粘着剂 106的位置。例如，处理单元303可使用图像处理演算法，以识别亮区(具 有残余粘着剂106)的边界。识别残余粘着剂106的位置的工艺可包括：计 算被获取的图像(光线图样)的一平均亮度值(其中平均亮度值可由暗区 (不具有残余粘着剂106)的值掌控)、判定与平均亮度值偏差一预定量的 一阈值(例如，与平均亮度值偏差一预定百分比的一阈值)以及比较被获 取的图像的亮度与阈值。可将具有高于阈值的亮度的区域判定为在残余粘 着剂106的边界内的区域。前述工艺仅为范例且不限于此。其他处理演算 法亦是有可能的，且意欲完全地被包括在本公开的实施例的范围内。
在图4的范例中，一旦判定出残余粘着剂106的位置，处理单元303 便控制机械驱动单元307，以移动清洁喷嘴305，且清洁喷嘴305被移动至 (例如：依序地)残余粘着剂106的经识别的位置，以进行定点清洁。例 如，机械驱动单元307可驱动清洁喷嘴305横越平台105的表面水平地运 动以及上下铅直地运动。在清洁残余粘着剂106的第一识别位置之后，移 动清洁喷嘴305至残余粘着剂106的第二识别位置，以进行清洁。
图5示出根据本公开的一些其他实施例的识别一化学机械平坦化用具 的一平台上的残余粘着剂的位置的一方法。在图5的范例中，平台105具 有形成在其上的一涂料107。换句话说，涂料107覆盖平台105的上表面 105U的整体。涂料107是由一荧光材料所形成，其可为任何前述关于图4 所讨论的荧光材料。
在图5的实施例中，用于将研磨垫附接至平台105的粘着剂并未包括 一荧光材料。当从平台105的上表面105U移除磨损的研磨垫时，粘着剂的 残余部分(被称为一残余粘着剂109)遗留在涂料107的一上表面107U上。 为了识别残余粘着剂109的位置，一光源201在涂料107上投射一光线203。 根据涂料107的荧光材料来选择光源201以及光线203的波长。细节跟前 述内容相同或类似，并因此在此不再重复。
当将光线203投射在涂料107上时，上表面107U并未被残余粘着剂 109覆盖的区域放射出一光线(例如：一可见光)。上表面107U被残余粘 着剂109覆盖的区域可能不会放射出光线(例如，在一些实施例中，由于 残余粘着剂109是不透明的并阻挡光线203)。在其他实施例中，残余粘着 剂109可能为半透明的且可允许光线203的部分通过并激发涂料107中下 方的荧光材料。然而，下方的荧光材料放射出的光线由残余粘着剂109所 吸收、折射及/或漫射，并因此上表面107U中具有残余粘着剂109的区域 具有不同于不具有残余粘着剂109的区域的光线图样。例如，具有残余粘 着剂109的位置可能相较其他位置显得较暗(例如，具有较低的光线强度)， 或者，具有残余粘着剂109的位置可能在上表面107U的其他位置放射出具 有特定颜色的光线的情形下不放射出具有特定颜色的光线。
可通过例如操作者来轻易地识别具有残余粘着剂109的区域与不具有 残余粘着剂109的区域之间的差异，以识别残余粘着剂109的位置，并执 行定点清洁工艺，以清洁在识别出的位置处的残余粘着剂109。在一些实施 例中，荧光材料(例如：涂料107)是非极性材料，且粘着剂(例如：残余 粘着剂109)是具有C-H键的极性聚合物材料，并因此使用一极性清洁流 体(例如：包括有一极性材料的一清洁流体)来移除残余粘着剂109，而不 需要移除/伤害涂料107。
图5进一步示出一自动化残余粘着剂移除系统300，其等同于或类似于 图4的自动化残余粘着剂移除系统300。当光线203照射在上表面107U上 时，图像装置301获取涂料107的上表面107U的一图像。在一些实施例中， 被获取的图像示出上表面107U的光线图样，其中不具有残余粘着剂109的 区域呈现亮区且具有残余粘着剂109的区域呈现暗区。处理单元303的处 理演算法可经设计以检测光线图样中的暗区的边界，以检测残余粘着剂109 的位置。识别残余粘着剂109的位置的工艺可包括：计算被获取的图像(光 线图样)的一平均亮度值(其中平均亮度值可由亮区(不具有残余粘着剂 109)的值掌控)、判定与平均亮度值偏差一预定量的一阈值(例如，与平 均亮度值偏差一预定百分比的一阈值)以及比较被获取的图像的亮度与阈 值。可将具有低于阈值的亮度的区域判定为在残余粘着剂109的边界内的 区域。作为另一些范例，因为不具有残余粘着剂109的区域的光线图样相 对地均匀(例如，具有均匀的高亮度值)，图像处理演算法可通过找出光线 图样中的过渡边界来识别残余粘着剂109的边界。例如，若图像中的某区 域具有与周遭区域的亮度相差一预定百分比的亮度，则此区域可被视为残 余粘着剂109的边界的部分。前述范例仅为示例性的且不限于此。其他处 理演算法亦是有可能的，且意欲完全地被包括在本公开的实施例的范围内。
各种实施例的变异是有可能的且意欲完全地被包括在本公开的实施例 的范围内。例如，在荧光材料被活化之后，荧光材料可放射出不同于(例 如：具有不同波长)光线203的不可见光(而不是可见光)。操作者可穿戴 特殊目镜来观看不可见光的光线图样。在一些使用自动化残余粘着剂移除 系统300的实施例中，图像装置301可经设置以对荧光材料所放射出的光 线(不可见光或可见光)具有选择性。作为另一些范例，荧光材料可由任何合适的材料替换，其放射出预定波长的光线，并可被检测到以及可与光 线203区隔。
实施例可实现优点。例如，所公开的实施例允许容易地识别残余粘着 剂的位置，其使得更好地清洁残余粘着剂、改善研磨垫的平坦度并改善化 学机械平坦化用具的研磨结果。通过使用定点清洁，降低了化学机械平坦 化用具的停机时间，并降低了与清洁流体有关的成本。通过将清洁工艺自 动化，所公开的自动化残余粘着剂移除系统300可更加增加效率。
图6示出根据本公开的一些实施例的操作一化学机械平坦化用具的一 方法1000的流程图。应理解的是，图6示出的方法实施例仅是许多可能的 方法实施例的范例。本技术领域中技术人员应理解的是可进行许多变异、 替代或修改。例如，可增加、移除、替换、重新安排以及重复图6中示出 的各种步骤。
请参考图6，在步骤1010中，使用一粘着剂，将一研磨垫附接至一化 学机械平坦化用具的一平台的一第一表面。在步骤1020中，从平台移除研 磨垫，其中在移除研磨垫之后，粘着剂的残余部分残留在平台的第一表面 上。在步骤1030中，使用一荧光材料来识别平台的第一表面上的粘着剂的 残余部分的位置。在步骤1040中，从平台的第一表面移除粘着剂的残余部 分。
根据本公开的一些实施例，提供一种操作化学机械平坦化用具的方法。 方法包括使用一粘着剂，将一研磨垫附接至一化学机械平坦化用具的一平 台的一第一表面，从平台移除研磨垫，其中在移除研磨垫之后，粘着剂的 多个残余部分残留在平台的第一表面上，使用一荧光材料来识别平台的第 一表面上的粘着剂的残余部分的多个位置，并且从平台的第一表面移除粘 着剂的残余部分。在一些实施例中，移除粘着剂的残余部分的操作包括在 识别出的位置处定点清洁平台的第一表面，以移除粘着剂的残余部分。在 一些实施例中，方法还包括在移除粘着剂的残余部分之后，将另一研磨垫 附接至平台的第一表面。在一些实施例中，粘着剂包括一粘合材料以及荧 光材料，其中识别粘着剂的残余部分的位置的操作包括在移除研磨垫之后， 在平台的第一表面上照射一第一光线，第一光线激发荧光材料，以放射一 第二光线，并检测平台的第一表面上放射第二光线的区域。在一些实施例中，粘着剂中的荧光材料的百分比是介于约5％至约10％之间。在一些实施 例中，荧光材料涂布在平台的第一表面，其中识别粘着剂的残余部分的位 置的操作包括在移除研磨垫之后，在平台的第一表面上照射一第一光线， 第一光线激发荧光材料，以放射一第二光线，获取平台的第一表面的一图 像，图像指出第二光线的一光线强度，并识别平台的第一表面上具有第二 光线的一光线强度的区域，且第二光线的光线强度不同于第二光线的一平 均光线强度。在一些实施例中，粘着剂包括一极性材料，且荧光材料包括 一非极性材料，其中移除粘着剂的残余部分的操作是使用一极性清洁流体 来执行。在一些实施例中，识别粘着剂的残余部分的位置的操作包括在平 台的第一表面上投射一第一光线，第一光线激发荧光材料，以放射一第二 光线，获取平台的第一表面的多个光线图样，并处理被获取的光线图样， 以识别平台的第一表面具有一第一光线图样的一第一区域，且第一光线图 样与平台的第一表面的一平均光线图样偏差一预定量。在一些实施例中， 获取光线图样的操作包括使用一图像装置来获取平台的第一表面的光线图 样。在一些实施例中，图像装置对第二光线具有选择性。在一些实施例中， 处理被获取的光线图样的操作包括计算平台的第一表面的平均光线图样， 决定一阈值，阈值是基于经计算的平均光线图样，并比较平台的第一表面 上不同区域的多个光线图样与阈值。
根据本公开的一些实施例，提供一种操作化学机械平坦化用具的方法。 方法包括使用一黏着剂，将一研磨垫附接至一化学机械平坦化用具的一平 台的一第一表面，且包括有一荧光材料的一涂料覆盖在平台的第一表面， 从平台移去研磨垫，其中移去研磨垫的操作在涂料上遗留粘着剂的一残余 部分，在移去研磨垫之后，在涂料上投射一第一光线，第一光线激发荧光 材料，以放射一第二光线，并识别涂料在粘着剂的残余部分处上方的一第一区域，且第一区域具有不同于涂料的邻近区域的一第二光线强度的一第 一光线强度。在一些实施例中，粘着剂具有不同于荧光材料的一组成。在 一些实施例中，第一光线强度弱于第二光线强度。在一些实施例中，方法 还包括通过在平台的第一表面上的涂料的第一区域中分配一清洁流体来定 点清洁粘着剂的残余部分，并在定点清洁之后，将一替换研磨垫附接至平 台的第一表面。在一些实施例中，粘着剂包括一第一极性材料，荧光材料 包括一非极性材料，且清洁流体包括一第二极性材料。
根据本公开的一些实施例，提供一种操作化学机械平坦化用具的方法。 方法包括使用包括有一荧光材料的一粘着剂，将一研磨垫附接至一化学机 械平坦化用具的一平台的一第一表面，从平台移除研磨垫，其中在移除研 磨垫之后，粘着剂的多个残余部分遗留在平台的第一表面上，在移除研磨 垫之后，在平台的第一表面上投射一第一光线，第一光线激发荧光材料， 以放射一第二光线，检测平台的第一表面上的一个或多个位置处的第二光 线，并从平台的第一表面上的一个或多个位置处移除粘着剂的残余部分。 在一些实施例中，移除粘着剂的残余部分的操作包括定点清洁平台的第一 表面上的一个或多个位置处。在一些实施例中，粘着剂是一粘合材料以及 荧光材料的一混合物，其中粘着剂中的荧光材料的一体积百分比是介于约 5％至约10％之间。在一些实施例中，粘合材料是一橡胶粘合剂、一丙烯酸 粘合剂、一硅树脂粘合剂或一聚氨酯粘合剂，且荧光材料是一羧酸盐材料、 一稀土材料、一ns2离子材料、一迁移离子材料、一复合离子材料、一Ⅱ- Ⅶ化合物、一Ⅱ-Ⅵ化合物、一Ⅲ-Ⅴ化合物。
前面概述数个实施例的特征，使得本技术领域中技术人员可更好地理 解本公开的各方面。本技术领域中技术人员应理解的是，可轻易地使用本 公开作为设计或修改其他工艺以及结构的基础，以实现在此介绍的实施例 的相同目的及/或达到相同优点。本技术领域中技术人员亦应理解的是，这 样的等效配置并不背离本公开的构思以及范围，且在不背离本公开的构思 以及范围的情形下，可对本公开进行各种改变、替换以及更改。

Claims (10)

1.一种操作化学机械平坦化用具的方法，包括：
使用一粘着剂，将一研磨垫附接至一化学机械平坦化用具的一平台的一第一表面；
从该平台移除该研磨垫，其中在移除该研磨垫之后，该粘着剂的多个残余部分残留在该平台的该第一表面上；
使用一荧光材料来识别该平台的该第一表面上的该粘着剂的所述多个残余部分的多个位置；以及
从该平台的该第一表面移除该粘着剂的所述多个残余部分。
2.如权利要求1的操作化学机械平坦化用具的方法，其中该粘着剂包括一黏合材料以及该荧光材料，其中识别该粘着剂的所述多个残余部分的所述多个位置的操作包括：
在移除该研磨垫之后，在该平台的该第一表面上照射一第一光线，该第一光线激发该荧光材料，以放射一第二光线；以及
检测该平台的该第一表面上放射该第二光线的区域。
3.如权利要求1的操作化学机械平坦化用具的方法，其中识别该粘着剂的所述多个残余部分的所述多个位置的操作包括：
在该平台的该第一表面上投射一第一光线，该第一光线激发该荧光材料，以放射一第二光线；
获取该平台的该第一表面的多个光线图样；以及
处理被获取的所述多个光线图样，以识别该平台的第一表面具有一第一光线图样的一第一区域，且该第一光线图样与该平台的该第一表面的一平均光线图样偏差一预定量。
4.如权利要求3的操作化学机械平坦化用具的方法，其中处理被获取的所述多个光线图样的操作包括：
计算该平台的该第一表面的该平均光线图样；
决定一阈值，该阈值是基于经计算的该平均光线图样；以及
比较该平台的该第一表面上不同区域的多个光线图样与该阈值。
5.一种操作化学机械平坦化用具的方法，包括：
使用一粘着剂，将一研磨垫附接至一化学机械平坦化用具的一平台的一第一表面，且包括有一荧光材料的一涂料覆盖在该平台的该第一表面；
从该平台移去该研磨垫，其中移去该研磨垫的操作在该涂料上遗留该粘着剂的一残余部分；
在移去该研磨垫之后，在该涂料上投射一第一光线，该第一光线激发该荧光材料，以放射一第二光线；以及
识别该涂料在该粘着剂的该残余部分处上方的一第一区域，且该第一区域具有不同于该涂料的邻近区域的一第二光线强度的一第一光线强度。
6.如权利要求5的操作化学机械平坦化用具的方法，还包括：
通过在平台的该第一表面上的该涂料的第一区域中分配一清洁流体来定点清洁该粘着剂的该残余部分；以及
在定点清洁之后，将一替换研磨垫附接至该平台的该第一表面。
7.如权利要求6的操作化学机械平坦化用具的方法，其中该粘着剂包括一第一极性材料，该荧光材料包括一非极性材料，且该清洁流体包括一第二极性材料。
8.一种操作化学机械平坦化用具的方法，包括：
使用包括有一荧光材料的一粘着剂，将一研磨垫附接至一化学机械平坦化用具的一平台的一第一表面；
从该平台移除该研磨垫；
其中在移除该研磨垫之后，该粘着剂的多个残余部分遗留在该平台的该第一表面上；
在移除该研磨垫之后，在该平台的该第一表面上投射一第一光线，该第一光线激发该荧光材料，以放射一第二光线；
检测该平台的该第一表面上的一个或多个位置处的该第二光线；以及
从该平台的该第一表面上的该一个或多个位置处移除该粘着剂的所述多个残余部分。
9.如权利要求8的操作化学机械平坦化用具的方法，其中该粘着剂是一粘合材料以及该荧光材料的一混合物，其中该粘着剂中的该荧光材料的一体积百分比是介于约5％至约10％之间。
10.如权利要求9的操作化学机械平坦化用具的方法，其中该粘合材料是一橡胶粘合剂、一丙烯酸粘合剂、一硅树脂粘合剂或一聚氨酯粘合剂，且该荧光材料是一羧酸盐材料、一稀土材料、一ns2离子材料、一迁移离子材料、一复合离子材料、一Ⅱ-Ⅶ化合物、一Ⅱ-Ⅵ化合物、一Ⅲ-Ⅴ化合物。
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